放疗联合免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌中的研究进展

安晨曦 秦海燕 江浩 尹萍 王春燕 刘永全

肺癌(lung cancer,LC)是最常见的恶性肿瘤之一,在全球男性和女性中均具有最高的癌症相关死亡率[1]。NSCLC占所有LC诊断病例的85%[2]。尽管有手术切除、RT、化疗、靶向等治疗,但目前治疗的总体疗效并不理想。随着临床试验的开展和科技进步,现在人们愈发认识到RT会影响患者机体免疫系统,对RT影响全身肿瘤反应的相关内容有了更多认识,人们对RT联合免疫治疗逐渐产生了浓厚的兴趣,并进行了多项相关研究,以此来扩展当前可用的治疗选择。本文就RT联合ICIs治疗NSCLC患者的研究进展进行综述,为临床选择提供参考。

一、RT联合ICIs的协同作用机制

1. 远隔效应与肿瘤微环境

RT不仅可以为接受照射的肿瘤部位提供有效的局部治疗,还可以介导远隔效应,即在未照射的病灶中发生肿瘤消退的现象[3]。临床上单用RT很少产生远隔效应,而RT联合ICIs可以促进远隔效应的发生[4]。免疫治疗的主要机制是改变肿瘤微环境或免疫细胞,使机体免疫系统杀伤肿瘤细胞[5],而RT可通过重塑肿瘤微环境来降低免疫治疗耐药性[6]。单独应用RT或ICIs控制肿瘤疗效欠佳,若二者协同抗肿瘤,则可以达到1+1>2的效果[7,8]。

2. RT启动免疫治疗

RT可调节患者免疫系统,促使T淋巴细胞杀伤肿瘤细胞,从而抑制肿瘤生长[9]。对肿瘤的辐照导致肿瘤细胞死亡和肿瘤新抗原的释放。死亡肿瘤细胞分泌的多种损伤相关分子模式促进新抗原的摄取和呈递。释放的三磷酸腺苷和钙网蛋白(calreticulin,CRT)的暴露分别向抗原提呈细胞(antigen-presenting cells,APC)和巨噬细胞发送“找到我”和“吃掉我”的信号。高迁移率族蛋白B1通过与Toll样受体4结合促进APC的成熟。最终,APC迁移到淋巴结,并将新抗原呈递给MHC途径介导的T细胞。接受抗原刺激的T细胞逐渐被激活,尤其是增殖的CD8+T细胞,发挥杀伤肿瘤细胞的巨大作用。除了受照射的肿瘤部位,效应T细胞也迁移到远处未照射的肿瘤病灶并驱动远隔效应(图1)[10]。程序性细胞死亡配体1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)是一种被肿瘤细胞激活以逃避宿主免疫系统“追杀”的免疫检查点,在NSCLC临床前模型中对RT产生反应而升高[11]。在黑色素瘤、结直肠癌和乳腺癌小鼠模型中,在CD8+T细胞介导下,RT联合PD-L1抑制剂能显著延迟肿瘤生长[12]。在小鼠NSCLC模型中也发现了类似的协同抗肿瘤活性[13]。

图1 RT联合ICIs的协同作用机制

3. RT克服免疫逃逸

Yuan以及Komatsu等人分别报告了1例转移性NSCLC患者,他们都对nivolumab无效,随后这两例患者接受了RT,不仅受照射的原发肿瘤消退,RT野外转移灶也显著消退,均符合远隔效应。这些病例报告表明,在初始免疫治疗失败后进行的RT可能具有抵抗NSCLC患者免疫逃逸的潜在作用[14,15]。

二、RT联合ICIs的安全性及可靠性

在KEYNOTE-001试验中,研究发现既往接受胸部RT与治疗相关肺毒性风险增加相关(13%vs1%,P=0.046),而与高级别肺毒性无显著差异[16]。此外,Ⅲ期PACIFIC试验显示,免疫治疗组任何级别肺炎/放射性肺炎的发生率为33.9%,安慰剂组为24.8%(P值未报告),免疫治疗组3级或更高级别肺炎/放射性肺炎发生率为3.4%,安慰剂组为2.6%(P值未报告)[16]。这表明RT联合ICIs治疗的肺部毒性(肺炎)发生率略高于单一治疗,但差异主要由低级别(1-2级)肺炎所致,多数情况下患者可以耐受。除最近的临床试验外,多项回顾性分析提供了进一步的见解。最近的一项来自68项前瞻性试验的数据汇总分析结果显示,与之前未接受过RT的患者相比,接受RT后90天内应用ICIs的患者的严重不良反应没有显著增加,只是接受RT的患者疲劳、内分泌疾病和肺炎的发生率在数值上略高[17]。综合起来,这些数据表明:与单用免疫治疗相比,RT联合ICIs似乎不会产生显著增加的毒性,患者耐受性尚可,这种联合治疗方法可能提供更好的临床效益,正在进行的临床试验将为这种有希望的组合增加越来越多的证据。

三、RT联合ICIs相关临床试验

RT因其调节肿瘤微环境和引发免疫反应的能力而成为免疫疗法的一个有前途的合作伙伴。尽管立体定向放射治疗(stereotactic body radiation therapy,SBRT)具有较高的局部控制和较低的毒性,但远处复发的风险(20%～25%)促使研究人员进行试验评估SBRT后辅助PD-1/PD-L1抑制剂的疗效[18]。一项Ⅰ期研究评估了多中心SBRT后使用pembrolizumab治疗转移性实体瘤(包括NSCLC)的情况。该研究发现,联合治疗不仅在受照射肿瘤灶中获得了较高控制率,在未照射转移灶中也获得了较高缓解率。基于RECIST的总体客观缓解率(overall responserate,ORR)为13.2%。此外,中位总生存期(median overall survival,mOS)和中位无进展生存期(median progression-free survival,mPFS)分别为9.6个月和3.1个月[19]。同时,另一项随机多中心Ⅱ期研究(PEMBRO-RT)将92名晚期NSCLC患者分为实验组(8Gy×3SBRT后pembrolizumab)和对照组(仅pembrolizumab)。实验组无进展生存期(progression-free survival,PFS)和总生存期(overall survival,OS)的值成倍增加,尤其是在PD-L1表达阴性的患者中[20]。此外,2019年ASTRO公布了一项在转移性NSCLC患者中开展的Ⅱ期前瞻性试验结果,这些患者在pembrolizumab治疗进展后接受了SBRT,结果发现PFS延长,全身缓解率为9.52%,疾病控制率为57.14%[21]。除单一ICIs联合SBRT外,双ICIs联合SBRT也显示出令人印象深刻的肿瘤控制和生存获益。已进行了一项Ⅰ期试验,在Ⅳ期NSCLC患者中评价同时或序贯ipilimumab、nivolumab和SBRT治疗。最新数据显示,序贯组mPFS为5.9个月,联合治疗组为6.2个月,RECIST最佳缓解为11%完全缓解(complete response,CR)、57%部分缓解(partial response,PR)和6%疾病稳定(stable disease,SD)[22]。

四、最优组合方案探索

免疫RT治疗所显示的积极结果促使研究人员进一步探索其最佳组合方案,包括ICIs种类、RT剂量和分割方式以及RT联合ICIs的给药顺序等。

1. ICIs种类

早期NSCLC的治疗主要以手术和放化疗(chemoradiotherapy,CRT)为主,atezolizumab、nivolumab的加入使早期NSCLC患者生存获益升高。IMpower010研究发现,在Ⅱ-ⅢA期人群中,与对照组相比,应用atezolizumab提高了PD-L1≥1%患者的无病生存期(disease-free survival,DFS),为术后NSCLC患者提供了一种有前景的治疗选择[23]。此外,一项在可手术NSCLC患者中的开放性、Ⅲ期试验研究表明,与单独化疗相比,新辅助nivolumab联合化疗导致无事件生存期(event-free survival,EFS)显著延长,病理学CR的患者百分比更高[24]。对于局部晚期NSCLC,PACIFIC试验显示,在Ⅲ期不可切除的NSCLC患者中,接受CRT的患者应用durvalumab可显著提高生存率。这项随机Ⅲ期试验观察到,与安慰剂组相比,durvalumab组的24个月OS率(66.3%vs55.6%)和PFS持续时间延长(17.2个月vs 5.6个月)。辅助durvalumab治疗也延迟了远处转移时间(28.3个月vs16.2个月)[25]。此外,GEMSTONE-301是一项在中国50家医院或学术研究中心的局部晚期、不可切除的Ⅲ期NSCLC患者中进行的随机、双盲、安慰剂对照、Ⅲ期试验,该研究发现sugemalimab组PFS显著长于安慰剂组(中位数9.0个月vs5.8个月)[26]。这些结果表明将durvalumab、sugemalimab作为巩固治疗是很有必要的,其可以提高无法切除的Ⅲ期患者局部CRT的疗效。

2. RT剂量和分割方式

目前,临床试验中使用的剂量和分割方式很广,尚未达成最佳方案的共识。与常规分次RT相比,SBRT中通常较高的剂量似乎可激活更稳健的全身免疫应答,并与未RT病灶的较高缓解率相关[27,28]。许多其他研究也显示大分割比单剂量消融RT更好地控制远处肿瘤[29]。然而,由于三原初修复外切核酸酶1(three prime repair exonuclease 1,TREX1)的剂量依赖性上调,单剂量高于12Gy-18Gy的辐射被证明会阻碍IFN-β刺激的抗肿瘤T细胞反应。过表达的TREX1会显著降解细胞溶质dsDNA,这成为激活cGAS-STING通路以及远隔效应的障碍[30]。后来James Welsh等人完成的临床前和临床研究表明将1Gy的低剂量辐射与转移性肿瘤病灶相结合,与对原发性肿瘤病灶的高剂量辐射相结合,有利于进一步驱动远隔效应。与单独的高剂量或低剂量RT相比,这种被称为“RadScopal”技术的新型RT策略可能是免疫治疗的首选合作伙伴[31-33]。

3. RT联合ICIs给药顺序

联合治疗的时机十分关键,目前尚未确定联合治疗的最佳时间窗。在多项临床前和临床试验中,首选在RT之前或同时使用ICIs[10]。然而,PACIFIC试验的亚组分析表明,RT后14天内实施ICIs可以提高NSCLC的生存获益。令人困惑的是,RT后的延迟免疫治疗在其他研究中也有效。在Postow等人的病例报告中,姑息性RT 2个月后接受ipilimumab治疗的患者原发性和远处肿瘤均显著消退[10,34]。有研究数据表明,相较序贯治疗,同时应用RT与ICIs会对肿瘤细胞产生更强的杀伤力,但必须考虑到RT可能会引发淋巴细胞数量下降及功能减退,这可能会影响接下来的免疫治疗而引发不良后果,尤其是放射性肺炎的发生,还有待进一步的临床试验及讨论[10]。

迄今为止,大多数关于联合治疗的研究都是回顾性的或小规模的队列研究。需要更大的随机临床试验提供更强有力的证据来证明免疫RT的最佳方案,同时最大限度地减少患者间的异质性。

五、免疫RT治疗疗效的预测性生物标志物

1. PD-L1

PD-L1是表达在肿瘤细胞及APC上的蛋白,可以对适应性肿瘤免疫进行负向调节,使肿瘤细胞逃避免疫监视,是目前应用最广、证据最多的免疫治疗正性疗效预测生物标志物。许多临床试验已经验证了肿瘤PD-L1的高表达与抗PD-1/PD-L1治疗获得更高生存获益之间有良好相关性。KEYNOTE-024和KEYNOTE-042试验比较了pembrolizumab与铂类化疗在先前未接受治疗的PD-L1阳性晚期NSCLC患者中的疗效,结果表明,与PD-L1肿瘤比例评分(tumor proportion score,TPS)≥1%和≥20%的患者相比,PD-L1 TPS≥50%的患者生存获益最好[35]。CheckMate-057的结果也证实了化疗失败后接受nivolumab治疗的晚期NSCLC患者中,PD-L1表达更高的患者生存获益更高[10]。然而,并非肿瘤PD-L1表达越高,患者生存获益越好,CheckMate-227研究提示无论在PD-L1≥1%人群还是PD-L1<1%的人群,nivolumab联合低剂量ipilimumab的2年OS率均为40%[36]。此外,在PACIFIC研究中,PD-L1表达水平低于25%的患者获得了与PD-L1水平较高的患者相似的生存获益[10],而且在PEMBRO-RT研究中,仅在PD-L1阴性亚组中观察到在免疫治疗前加入SBRT的显著益处[20]。因此,考虑到研究数量有限且结果相互矛盾,很难确认 PD-L1在单用免疫治疗或免疫联合RT的NSCLC中的疗效预测作用。

2. 肿瘤突变负荷(tumor mutational burden,TMB)

TMB是预测免疫治疗反应的潜在重要生物标志物,它被定义为特定基因组区域内体细胞非同义突变个数,通常用每兆碱基的突变数量(mut/Mb)表示,是一种定量生物标志物。根据KEYNOTE-158结果[37],2020年TMB经美国食品药品监督管理局批准成为泛实体瘤免疫治疗生物标志物。大量研究[38]表明,在多个瘤种中,应用PD-1/PD-L1抑制剂的疗效与TMB水平相关。一项来自中国学者的镜像荟萃分析[39]提示在接受免疫治疗的NSCLC患者中,高TMB亚组的PFS显著优于低TMB亚组(HR=0.56, 95%CI: 0.47～0.67)。此外,Checkmate-227[40]研究了TMB在ipilimumab加nivolumab联合治疗NSCLC中的预测作用。该试验证明,在高TMB(定义为≥10mut/Mb)患者中,无论 PD-L1 表达高低或组织学情况如何,与接受一线化疗的患者相比,接受双免疫治疗的患者具有更长的PFS(HR=0.58,95%CI:0.41～0.81)。尽管 Checkmate-227有这些初步的积极发现,TMB作为NSCLC免疫治疗生物标志物的作用仍不确定,因为随后的总生存期数据显示,ipilimumab加nivolumab对高TMB患者的统计学益处不显著(HR=0.77,95%CI:0.56～1.06),而且在TMB<10 mut/Mb的患者中观察到有类似的生存获益(HR=0.78, 95%CI:0.61～1.00)。与CheckMate-227研究结果类似,CheckMate-9LA同样发现组织TMB和血液TMB数值更高的患者,ORR和PFS获益更多,但未发现OS差异[41]。值得注意的是,在CheckMate-227研究中,有42%标本不符合TMB检测要求,所以对该研究的结果解读需慎重。上述结果提示对于双免疫治疗来说,TMB可能是一个预测因素,而不是预后因素。在免疫RT治疗方面,TMB也不能作为一个合格的预测因子。在一份病例报告中,3例TMB较低、微卫星稳定(microsatellite stability,MSS)、错配修复 (mismatch repair,MMR)完善和PD-L1阴性的晚期或复发性NSCLC患者接受PD-1抑制剂和SBRT联合治疗后获得了局部和远位缓解[42]。

3. 肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TILs)

TILs是肿瘤微环境的组成部分之一,是表达各种活化抗原的异质免疫炎症细胞群[43]。TILs的重要性正在获得越来越多的认可,尤其是在癌症治疗中的预测作用。近期发表的一项荟萃分析[44]提示肿瘤内部和间质中高水平的CD8+T细胞可预测多个瘤种中免疫治疗的疗效,包括免疫单药和免疫联合治疗。此外,TILs还对免疫治疗具有指导意义。2020年AACR年会公布了一项基于TILs治疗晚期NSCLC的Ⅰ期临床试验研究数据。该研究包括12名接受nivolumab治疗且疾病进展的晚期NSCLC患者。研究人员从这些患者身上提取了肿瘤病灶,其中TILs在体外被扩增,然后回输给患者。接受治疗后,大多数患者在第一次复查胸部CT时肿瘤直径平均缩小了38%[45]。这项研究不仅证实了TILs作为预测生物标志物的价值,而且为ICIs治疗后耐药的NSCLC患者提供了一种有前途的治疗模型。在免疫RT治疗方面,RT可以通过增加TILs来增强先天性及适应性免疫反应。因此,TILs的特征,包括组成、密度、功能状态等,可以作为对免疫RT疗效的预测因子[46]。有研究表明,TILs密度≥10%可预测应用ICIs带来更高的生存获益[47]。TILs作为NSCLC治疗疗效的预测标志物的研究较少,但现有证据表明它们是一种有前途的生物标志物。目前的TILs亚群技术主要包括免疫组化和流式细胞术,但这两种技术都有局限性。因此,下一个要克服的挑战是寻找标准化、可重复和有效的方法,因为大规模临床试验和常规组织病理学实践中的TILs评分对于预测预后和治疗反应具有重要意义。

六、总结与展望

NSCLC患者使用ICIs和RT联合治疗疗效佳,毒性小,二者协同治疗可提高NSCLC患者的OS、PFS和ORR,而不会增加晚期NSCLC患者的严重不良事件。尽管仍有ICIs的种类、RT剂量与分割方式、联合治疗顺序等争议性问题需解决,但显而易见的是联合治疗在未来NSCLC治疗中具有相当大的前景。联合方案在临床实践中广泛应用之前,迫切需要更多的临床前和临床试验来提供明确的证据并解决上述挑战。